C2 - Materialmodell

Entwicklung eines Materialmodells für Bleche bei finiten Deformationen

Projektstatus: abgeschlossen

Letztes Update: 27.03.2021

Mitglieder

Antragsteller

• Prof. Dr.-Ing. Stefan Löhnert (bis 31.03.2021)
• Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Wriggers (bis 31.03.2021)

Projektleiter

• Prof. Dr.-Ing. Stefan Löhnert (bis 31.03.2021)
• Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Wriggers (bis 31.03.2021)

Projektbearbeiter

• M.Sc Tengfei Lyu (bis 31.12.2020)

Die Vorhersage der Ermüdungslebensdauer ist eines der wichtigsten Themen in der Konstruktion und Fertigung. Viele Faktoren können zum Versagen der Struktur führen, wie z. B. Belastung, Temperatur und unvollkommenes Material. Die wild angewandten S-N-Kurven (Spannungs-Zyklen) können entweder durch zahlreiche Experimente an Prüfmaschinen oder durch Simulationen am Computer ermittelt werden. Bei den Experimenten wird eine Metallprobe in die Prüfmaschine gelegt und tausenden von zyklischen Belastungen ausgesetzt, bis ein Riss oder ein Versagen in der Probe auftritt. Im Allgemeinen beträgt die Zyklenzahl bei einer hochzyklischen Ermüdungsprüfung bis zu 10^7. Dieser Prozess ist teuer und zeitaufwendig, da ein einziger Test über Monate laufen kann. Daher ist eine schnelle und genaue numerische Methode zur Vorhersage der Ermüdungslebensdauer erforderlich.

Der Bruch und das Versagen auf der Makroskala ist ein akkumulatives Ergebnis aufgrund der Rissbildung auf der Mikroskala. Das Schädigungsmodell sollte berücksichtigt werden, um die Schadensakkumulation unter der zyklischen Belastung zu bewerten. Um die genaue Materialantwort bei dynamischen Belastungszyklen zu erfassen, werden sowohl die Extended Finite Element (XFEM) Methode als auch die Wavelet Transformation induced multi-time scalingfür die numerische Simulation verwendet. Außerdem wird eine Zeitschrittmethode eingeführt, indem die Zeit als feine Zeitskala und grobe Zeitskala definiert wird. Diese neue Zeitschrittmethode kann die Berechnungszeit für die Vorhersage der Ermüdung bei hohen Zyklen beschleunigen und gleichzeitig die Entwicklung der lokalen Zustandsvariablen sowohl im elastischen als auch im plastischen Bereich angemessen verfolgen.

Arbeitskreise

• Modellierung und Simulation
• Werkstoffe

Veröffentlichungen